Instalaciones de energía solar fotovoltaica (V)

Las instalaciones de energía solar fotovoltaica en los edificios (V)

Exenciones. Potencia mínima. Sustitución. Ratios. Pérdidas.

El Código Técnico de la Edificación exime del cumplimiento total o parcial de la sección 5 del Documento Básico de ahorro de energía a los edificios históricos protegidos, siempre que así lo determine el órgano que resulte competente en materia de protección histórico-artística.

Potencia eléctrica mínima

La potencia nominal mínima a instalar se calcula mediante la fórmula:

P = C · (0,002·S – 5)

donde:

P: potencia nominal a instalar, en kW

C: coeficiente climático, que varía entre 1 y 1,4 en función de la zona climática

S: superficie construida del edificio o, en su caso, suma de las superficies construidas de todos los edificios ubicados dentro de la misma parcela catastral.

En todos los casos, la potencia pico mínima del generador será al menos igual a la potencia nominal del inversor. La potencia nominal máxima obligatoria es de 100 kW.

Sustitución mediante otras fuentes renovables

El aporte mínimo de potencia eléctrica que debe suministrar la instalación solar fotovoltaica puede sustituirse de manera parcial o completa mediante aporte de potencia eléctrica suministrada por otras fuentes renovables de energía.

Ratios de producción

Para estimar la producción de la instalación fotovoltaica se debe considerar ratios de producción, que oscilan entre los 1.232 kWh/kW que corresponden a la zona climática I y los 1.753 kWh/kW que corresponden a la zona V.

Pérdidas de rendimiento

Los módulos fotovoltaicos deben disponerse de forma que queden limitadas las pérdidas debidas a la orientación e inclinación del sistema y a las sombras sobre el mismo. Las pérdidas máximas oscilan entre el 10 % y el 50 % de la radiación solar que incidiría sobre la superficie de captación si estuviese orientada al sur, tuviese la inclinación óptima (la latitud del lugar menos 10º) y no recibiese ninguna sombra.

Daniel Trujillano, arquitecto

http://www.arquitectotrujillano.com/instalaciones/home.html

Proyecto de instalaciones solares fotovoltaicas en los edificios

Instalaciones de energía solar fotovoltaica (I)

Las instalaciones de energía solar fotovoltaica en los edificios (I)

Bases de la fotoelectricidad. Células fotovoltaicas. Sistemas autónomos y conectados.

La fotoelectricidad es la producción de una fuerza electromotriz en un dispositivo por la acción de un flujo luminoso. Se puede producir sobre sustancias sólidas, líquidas o gaseosas. Las sustancias semiconductoras más utilizadas en transición directa son el germanio, el selenuro de cobre-indio, el fosfuro de indio, el arseniuro de galio, el teluro de cadmio, el selenuro de cadmio y el sulfuro de cadmio. En transición indirecta, los semiconductores más utilizados con el silicio y el fosfuro de galio.

Tipos de células fotovoltaicas

Se fabrica tres tipos principales de células fotovoltaicas: monocristalinas, policristalinas y de silicio amorfo. Las que tienen más rendimiento son las monocristalinas (entre un 14 y un 16 %), y las que tienen menos rendimiento son las de silicio amorfo (entre un 7 y un 11%).

Los sistemas fotovoltaicos autónomos

La configuración habitual de los paneles fotovoltaicos se compone de dos vidrios planos entre los cuales se sitúa las células fotovoltaicas. En el esquema habitual de un sistema autónomo, los paneles se conectan a un regulador desde el cual se abastece directamente a los equipos que funcionen con corriente continua y a una batería. La batería se conecta a un inversor que convierte la energía en corriente alterna con la que abastecer a los equipos domésticos. Las baterías que deben formar parte de los sistemas fotovoltaicos autónomos suelen ser de tres tipos: de plomo, de níquel-cadmio y de níquel-hierro. La capacidad de acumulación es prácticamente la misma en los tres casos, pero donde sí hay diferencia es en la vida útil: las baterías más duraderas son las de níquel-cadmio (unos diez años de vida útil), mientras que las menos duraderas son las de níquel-hierro (unos dos años).

Los sistemas fotovoltaicos conectados

Cuando el sistema se mantiene conectado a la red, la batería deja de ser necesaria. En los sistemas conectados, el generador fotovoltaico se conecta a un inversor que transforma la corriente continua en alterna y abastece a un cuadro de contadores y protecciones que se conecta a la caja de embarrado, donde se recibe también la conexión desde la Caja General de Protección que recibe la conexión con la red eléctrica.

Instalaciones de energía solar térmica (V)

Las instalaciones de energía solar térmica en los edificios (V)

Método de cálculo F-Chart para paneles solares planos. Mantenimiento de instalaciones de energía solar térmica.

El método de cálculo F-Chart resulta válido en sistemas destinados a producir energía en sistemas principalmente de calefacción. Si se destina energía a la producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS), la proporción destinada a dicha finalidad no debe exceder el 20 % del total. Además, se parte de los siguientes supuestos:

• el fluido debe estar compuesto por un 50 % de agua y un 50 %
• el flujo medio de circulación del fluido a través de los colectores y la capacidad del acumulador deben situarse dentro de determinados límites
• los colectores deben estar orientados al sur, con una desviación máxima de 15 grados
• para calefacción, la inclinación de los colectores debe corresponderse con el resultado de sumar 10 grados a la latitud, con una desviación máxima de 15 grados
• para Agua Caliente Sanitaria (ACS), la inclinación de los colectores debe corresponderse con la latitud, con una desviación máxima de 15 grados.

Si deja de cumplirse alguna de las condiciones del método, se podrá aplicar correcciones.

Mantenimiento

El mantenimiento de las instalaciones de energía solar térmica se organiza mediante un Plan de vigilancia y un Plan de mantenimiento preventivo. El Plan de vigilancia prescribe observaciones visuales y de funcionamiento con periodicidad diaria, trimestral o semestral, dependiendo del elemento de la instalación. El Plan de mantenimiento preventivo prescribe actuaciones anuales en instalaciones con superficie de captación inferior a veinte metros cuadrados, y semestrales en instalaciones de más de 20 metros cuadrados de superficie de captación.

Instalaciones de energía solar térmica (II)

Las instalaciones de energía solar térmica en los edificios (II)

Captación, intercambio y acumulación de la energía solar térmica

Los sistemas de captación se componen de uno o varios captadores interconectados. Dependiendo del modo en que se conecten y de la zona climática en la que se instalen, variará el número de captadores que se puedan conectar:

• en sistemas conectados en paralelo, el número máximo de captadores será el que indique el fabricante
• en sistemas conectados en serie, el número máximo de captadores será de 5 en las zonas I y II, 4 en la zona III y 3 en las zonas IV y V.

La cubierta transparente de los colectores planos

En los colectores planos, la cubierta transparente tiene las siguientes funciones principales:

• reducir las pérdidas de energía por radiación y convección
• crear un efecto invernadero en el interior del panel.

En función del material empleado, la cubierta puede ser:

• de vidrio, que debe ser prácticamente transparente a la radiación solar de baja longitud de onda y opaco a la radiación emitida por el absorbente
• de plástico.

Entre las cubiertas de vidrio, los materiales utilizados son:

• vidrio selectivo, que no emite energía al calentarse
• vidrio con bajo contenido en hierro, que posee mayor transmitancia y menor absorción
• vidrio doble o triple, que presenta mayor aislamiento pero menor transmitancia.

Los colectores planos de vacío

Entre los sistemas térmicos de baja temperatura se encuentran los colectores planos de vacío. Estos colectores están compuestos por tubos de vidrio en cuyo interior se hace el vacío. Dentro de los tubos se dispone el absorbedor, rodeando total o parcialmente al tubo colector.

El sistema de intercambio de energía solar térmica

El intercambiador puede ser independiente, conectado al sistema de captación, o bien estar integrado en los captadores. Su misión es transmitir la energía captada al agua sanitaria.

El sistema de acumulación

Conectado al sistema de intercambio, un depósito acumulará el agua sanitaria calentada por el sistema de intercambio.

Instalaciones de energía solar térmica (I)

Las instalaciones de energía solar térmica en los edificios (I)

Sistemas térmicos, colectores planos, absorbedores y fluido caloportador

El aprovechamiento de la energía solar puede lograrse mediante los siguientes tipos de sistemas activos:

• sistemas térmicos
• sistemas termoeléctricos
• sistemas fotovoltaicos.

Los sistemas térmicos

Los sistemas térmicos para el aprovechamiento de energía solar se clasifican en los siguientes tipos:

• sistemas de baja temperatura, que se basan en el uso de colectores planos
• sistemas de media temperatura, que se basan en el uso de colectores concentradores
• sistemas de alta temperatura, que se corresponde con las centrales solares.

Los colectores planos

Existen en el mercado los siguientes tipos de colectores planos:

• sin cubierta
• con cubierta transparente, que sirve de tapa de una caja o carcasa dentro de la cual se dispone una cámara de aire, un absorbedor, por el que circula un fluido caloportador, y una capa aislante
• de vacío.

Los absorbedores

El absorbedor, también llamado absorbente o superficie absorbedora, tiene la función de recibir la radiación solar, absorberla y transmitirla al fluido caloportador. Dependiendo del modo en que circula el fluido, los absorbedores pueden ser de canales abiertos o de canales cerrados, dependiendo del tipo de fluido caloportador pueden ser de aire o de agua, y dependiendo del material pueden ser:

• de plásticos y gomas, normalmente polipropileno, en colectores sin cubierta
• de superficies metálicas, normalmente cobre, acero o aluminio,en colectores con cubierta
• de superficies selectivas.

De todos los materiales citados, los menos aconsejables son el aluminio y el acero galvanizado.

El fluido caloportador

La función del fluido caloportador es extraer el calor captado por el absorbedor y cederlo a un circuito secundario. El aire se utiliza raramente como fluido caloportador, debido a sus inconvenientes, que son su bajo calor específico, su baja densidad y su reducida conductividad térmica; sin embargo el aire tiene la ventaja de que con él se evita los problemas de corrosión e incrustaciones, se evita los problemas de congelación y se minimiza los problemas que causan las fugas. Normalmente, el fluido utilizado como caloportador es el agua, generalmente en dilución con anticongelantes; el agua tiene un alto calor específico, una densidad media y una conductividad térmica superior a la del aire, si bien produce problemas de corrosión e incrustaciones, puede congelarse y las fugas pueden llegar a producir lesiones en el edificio.